水凝胶的研究进展(课堂PPT)
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水凝胶的合成及应用ppt课件
17
2. 药物缓释水凝胶
靶向定位——千军万马夺上将首级 水凝胶包覆——事了拂衣去，深藏功与名
18
3. 水凝胶3D打印
美剧《西部世界》片头
19
3. 水凝胶3D打印
水凝胶3D打印示意
20
4. 水凝胶隐形眼镜
加拿大多伦多大学研究人员开发出 一种新型水凝胶生物材料，有助于保 持细胞活性，也能使它们更好地结合 成组织。试验显示，运用这一材料能 在一定程度上改善视力，甚至逆转失 明。
Ag+@PVA/CS 室温下反应3小 时，洗涤，真 空干燥
PVA/CS/Ag薄膜
15
1. 水凝胶面膜
水凝胶面膜
肤若凝脂 温泉水滑洗凝脂
水凝胶面膜的优点 1.柔软，和面部契合度高 2.无刺激，生物相容性好 3.锁水，保持皮肤水嫩光滑
16
2. 药物缓释水凝胶
水凝胶药物缓释的优点 1.无毒 2.生物相容性好 3.优异的药物负载能力，化学 结构稳定 4.快速的溶胀和去溶胀速率，刺 激响应性好 5.可在人体里溶解，从而被排出
3.Ahmed Enas M, Aggor Fatma S, Awad Ahmed M, ElAref Ahmed T. An innovative method for preparation of nanometal hydroxide superabsorbent h ydrogel. Carbohydr Polym 2013;91:693–8.
6
三、主要合成思路
31
物理交联
32
化学交联
7
1. 物理交联
1
通过氢键发生交联
2
从两亲性接枝和嵌段聚合物
3
通过结晶发生交联
2. 药物缓释水凝胶
靶向定位——千军万马夺上将首级 水凝胶包覆——事了拂衣去，深藏功与名
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3. 水凝胶3D打印
美剧《西部世界》片头
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3. 水凝胶3D打印
水凝胶3D打印示意
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4. 水凝胶隐形眼镜
加拿大多伦多大学研究人员开发出 一种新型水凝胶生物材料，有助于保 持细胞活性，也能使它们更好地结合 成组织。试验显示，运用这一材料能 在一定程度上改善视力，甚至逆转失 明。
Ag+@PVA/CS 室温下反应3小 时，洗涤，真 空干燥
PVA/CS/Ag薄膜
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1. 水凝胶面膜
水凝胶面膜
肤若凝脂 温泉水滑洗凝脂
水凝胶面膜的优点 1.柔软，和面部契合度高 2.无刺激，生物相容性好 3.锁水，保持皮肤水嫩光滑
16
2. 药物缓释水凝胶
水凝胶药物缓释的优点 1.无毒 2.生物相容性好 3.优异的药物负载能力，化学 结构稳定 4.快速的溶胀和去溶胀速率，刺 激响应性好 5.可在人体里溶解，从而被排出
3.Ahmed Enas M, Aggor Fatma S, Awad Ahmed M, ElAref Ahmed T. An innovative method for preparation of nanometal hydroxide superabsorbent h ydrogel. Carbohydr Polym 2013;91:693–8.
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三、主要合成思路
31
物理交联
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化学交联
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1. 物理交联
1
通过氢键发生交联
2
从两亲性接枝和嵌段聚合物
3
通过结晶发生交联
水凝胶的研究进展 ppt课件
PPT课件
水凝胶的研究进展
报告人 ： 指导人：
1
PPT课件 2
PPT课件 3
PPT课件
什么是水凝胶？
4
PPT课件
日常生活中常见到的水凝胶
农用保水剂
5
PPT课件
抗旱保水剂
6
PPT课件
西北干旱地区使用保水剂对土地保湿
7
隐形眼镜
PPT课件
口服控释药物剂型
人造肌肉
8
尿片
PPT课件
卫生巾
9
PPT课件
22
PPT课件
（二）环境敏感性
环境敏感水凝胶
---------又称智能水凝胶，根据环境变化的 类型不同，环境敏感水凝胶又分为如下几 种类型：温敏水凝胶，PH敏水凝胶，盐敏 水凝胶，光敏水凝胶，电场感应水凝胶， 形状记忆水凝胶，非离子型水凝胶溶胀性 只取决于聚合物的化学成分，而与外界环 境无关。
温（热）敏水凝胶
--------热敏的水凝胶作为原位的药物传递
23
PPT课件
pH敏感水凝胶 ------- pH敏感水凝胶是指聚合物的溶胀与 收缩随环境pH的变化而发生变化。 这些水 凝胶的溶胀性可随外界pH的变化发生极大 的、甚至不连续的 改变。
电解质敏感水凝胶 --------这类水凝胶对溶胀度的影响主要是 阴离子部分，离子化水凝胶的溶胀行为与 收缩行为与离子运动密切相关。阴离子型 水凝胶平衡溶胀随pH增大而增大；阳离子 24
29
PPT课件
聚丙烯酰胺（PAMA）
从１９９７年１０月到２０ ００年４月，采用聚丙烯酰 胺这种新型软组织填充材料 矫正面颊、颞部、下肢、等， 共２２７９例。效果良好， 并发症少、使用方便，安全 有效。
水凝胶的研究进展
报告人 ： 指导人：
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PPT课件 2
PPT课件 3
PPT课件
什么是水凝胶？
4
PPT课件
日常生活中常见到的水凝胶
农用保水剂
5
PPT课件
抗旱保水剂
6
PPT课件
西北干旱地区使用保水剂对土地保湿
7
隐形眼镜
PPT课件
口服控释药物剂型
人造肌肉
8
尿片
PPT课件
卫生巾
9
PPT课件
22
PPT课件
（二）环境敏感性
环境敏感水凝胶
---------又称智能水凝胶，根据环境变化的 类型不同，环境敏感水凝胶又分为如下几 种类型：温敏水凝胶，PH敏水凝胶，盐敏 水凝胶，光敏水凝胶，电场感应水凝胶， 形状记忆水凝胶，非离子型水凝胶溶胀性 只取决于聚合物的化学成分，而与外界环 境无关。
温（热）敏水凝胶
--------热敏的水凝胶作为原位的药物传递
23
PPT课件
pH敏感水凝胶 ------- pH敏感水凝胶是指聚合物的溶胀与 收缩随环境pH的变化而发生变化。 这些水 凝胶的溶胀性可随外界pH的变化发生极大 的、甚至不连续的 改变。
电解质敏感水凝胶 --------这类水凝胶对溶胀度的影响主要是 阴离子部分，离子化水凝胶的溶胀行为与 收缩行为与离子运动密切相关。阴离子型 水凝胶平衡溶胀随pH增大而增大；阳离子 24
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PPT课件
聚丙烯酰胺（PAMA）
从１９９７年１０月到２０ ００年４月，采用聚丙烯酰 胺这种新型软组织填充材料 矫正面颊、颞部、下肢、等， 共２２７９例。效果良好， 并发症少、使用方便，安全 有效。
复合纳米水凝胶ppt课件
10
OC GEL性能测试
拉伸强度测试采用相同尺寸的水凝胶样品(直径5.5mm，长度100 mm)，测 试条件如下:温度25 0C;夹具间长度为15nm;夹头速率为100mm.min-1。拉 伸形变定义为长度相对于凝胶样品初始长度的变化，强度及模量按初始横截 面积进行计算。
压缩测试中采用水凝胶样品的尺寸:直径12 mm，长度15 mm。压缩测试条件如下:温 度25 0C;夹具间长度为15 mm;夹头速率为10mm.min-1，在NC凝胶弹性回复测试中 形变固定为60%。压缩形变定义为厚度相对于凝胶样品初始厚度的变化，强度及模量 按初始横截面积进行计算。 溶胀性研究：将制得的水凝胶样品室温下置于。大量去离子水中，尺寸为5 mmx30 mm(直径x长度)，每隔8小时换水一次，至水凝胶达到了溶胀平衡后，将水凝胶从去 离子水中取出，小心地用滤纸吸去其表面的水份，称重后再将溶胀后的水凝胶干燥， 称取干态凝胶质量。凝胶的溶胀率表示为:q=(WS-Wd)/Wd，其中，WS为溶胀水凝胶 的质量，Wd是干燥后的水凝胶的质量。
121ncgel预聚液中各有机组分与粘土片间相互作用研究2ncgel网络中高分子链与粘土间的相互作用研究3自交联水凝胶的形成机理及性能研究4基于非共价键交联的ncgel形成机理5非共价键交联作用对ncgel结构性能的影响6粘土含量对ncgel结构与性能的影响13丙烯酞胺aam985化学纯国药集团化学试剂有限公司n一乙烯基毗咯烷酮nvp99百灵威化学试剂丙烯酸aa98化学纯国药集团化学试剂有限公司锂皂石laponitexlsclays9232wtmg534rockwood公司过硫酸钾kps995分析纯国药集团化学试剂有限公司nnn?n?一四甲基乙二胺temed98生化试剂国药集团化学试剂有限公司nn一亚甲基双丙烯酞胺mba98化学纯国药集团化学试剂有限公司氯化钾995分析纯国药集团化学试剂有限公司实验试剂14计算机控制流变仪brookfieldplusrheometer英国brookfield公傅立叶变换红外光谱仪ftirnexus670美国nicolet扫描电镜semjsm5600lv日本jeol微控电子万能试验机wdw3020长春科新151ncgel预聚液中有机无机组分间相互作用ncgel网络中高分子链与粘土间的相互作用非共价键交联作用对ncgel结构性能的影响这些问题现在仍不明确1国内外关于ncgel的研究较为成熟且制备工艺相对简单可操作性强
OC GEL性能测试
拉伸强度测试采用相同尺寸的水凝胶样品(直径5.5mm，长度100 mm)，测 试条件如下:温度25 0C;夹具间长度为15nm;夹头速率为100mm.min-1。拉 伸形变定义为长度相对于凝胶样品初始长度的变化，强度及模量按初始横截 面积进行计算。
压缩测试中采用水凝胶样品的尺寸:直径12 mm，长度15 mm。压缩测试条件如下:温 度25 0C;夹具间长度为15 mm;夹头速率为10mm.min-1，在NC凝胶弹性回复测试中 形变固定为60%。压缩形变定义为厚度相对于凝胶样品初始厚度的变化，强度及模量 按初始横截面积进行计算。 溶胀性研究：将制得的水凝胶样品室温下置于。大量去离子水中，尺寸为5 mmx30 mm(直径x长度)，每隔8小时换水一次，至水凝胶达到了溶胀平衡后，将水凝胶从去 离子水中取出，小心地用滤纸吸去其表面的水份，称重后再将溶胀后的水凝胶干燥， 称取干态凝胶质量。凝胶的溶胀率表示为:q=(WS-Wd)/Wd，其中，WS为溶胀水凝胶 的质量，Wd是干燥后的水凝胶的质量。
121ncgel预聚液中各有机组分与粘土片间相互作用研究2ncgel网络中高分子链与粘土间的相互作用研究3自交联水凝胶的形成机理及性能研究4基于非共价键交联的ncgel形成机理5非共价键交联作用对ncgel结构性能的影响6粘土含量对ncgel结构与性能的影响13丙烯酞胺aam985化学纯国药集团化学试剂有限公司n一乙烯基毗咯烷酮nvp99百灵威化学试剂丙烯酸aa98化学纯国药集团化学试剂有限公司锂皂石laponitexlsclays9232wtmg534rockwood公司过硫酸钾kps995分析纯国药集团化学试剂有限公司nnn?n?一四甲基乙二胺temed98生化试剂国药集团化学试剂有限公司nn一亚甲基双丙烯酞胺mba98化学纯国药集团化学试剂有限公司氯化钾995分析纯国药集团化学试剂有限公司实验试剂14计算机控制流变仪brookfieldplusrheometer英国brookfield公傅立叶变换红外光谱仪ftirnexus670美国nicolet扫描电镜semjsm5600lv日本jeol微控电子万能试验机wdw3020长春科新151ncgel预聚液中有机无机组分间相互作用ncgel网络中高分子链与粘土间的相互作用非共价键交联作用对ncgel结构性能的影响这些问题现在仍不明确1国内外关于ncgel的研究较为成熟且制备工艺相对简单可操作性强
水凝胶PPT课件
1. 水凝胶对低分子溶质具有较好的透过性，有优良的生物相容性 及较好的重现性，具有缓控释性能，很容易合成，近年来已广泛用 于各类缓控释给药系统。水凝胶主要通过发生水化作用形成起屏障 效应的凝胶控制药物的释放速度，调节不同性能的材料与药物用量 间的比例可以得到不同释药速率的制剂。水凝胶还可以用于生物粘 附制剂中，因其有较好的生物相容性，通过生物粘附作用长时间粘 附于粘膜，从而延长药物的作用时间和控制药物的释放速率。
11
2、水性软膏基质
• • • • • 软膏通用处方： 明胶 30g(10%--30%), 甘油 25g (10%--30%)， 药物 10g 水 35g
甘油明胶 （glycerogelatinum） 纤维素衍生物 MC,CMC-Na等
12
聚乙二醇类 （PEG）
•纤维素的合成衍生物。 •水溶液浓度较高时为凝胶， •呈中性，性质稳定，不易 腐败，一般不需加防腐剂。
4
二 水凝胶的性质
不同结构、不同化合物的水凝胶具有不同的物 理化学性质如触变性、溶胀性、环境敏感性和 黏附性等。 （一）溶胀性（swelling） 是指凝胶吸收液体 后自身体积明显增大的现象，是弹性凝胶的重 要特性，凝胶的溶胀分为两个阶段：
第一阶段是溶剂分子钻 入凝胶中与大分子相互 作用形成溶剂化层，此 过程很快，伴有放热效 应和体积收缩现象（指 凝胶体积的增加比吸收 的液体体积小）
卡波姆（carbomer）白色疏松粉末,无毒
13
3、水凝胶在新剂型中的应用
(1)小儿健脾开胃凝胶制剂 本发明是一种小儿健脾开胃凝胶制剂及其制备 方法，它由黄芪、白术、山药、大枣、山楂、 莲子、枸杞子、陈皮、珍珠层粉、甘草等与魔 芋胶、卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶中的一种基 质或一种以上材料配制成的基质制备成凝胶制 剂，产品呈半流体或固体凝胶状；本发明的产 品是深受儿童喜爱的果冻或软糖型凝胶，小儿 十分愿意服用，减少了大人劝喂的麻烦，不仅 美味可口，而且治疗作用良好，丰富了剂型品 种，针对药物的性质，选择合理可行的基质和 工艺，使制得的药物产品外观、口感良 好，对于小儿厌食有较好的治疗效果。
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2、水性软膏基质
• • • • • 软膏通用处方： 明胶 30g(10%--30%), 甘油 25g (10%--30%)， 药物 10g 水 35g
甘油明胶 （glycerogelatinum） 纤维素衍生物 MC,CMC-Na等
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聚乙二醇类 （PEG）
•纤维素的合成衍生物。 •水溶液浓度较高时为凝胶， •呈中性，性质稳定，不易 腐败，一般不需加防腐剂。
4
二 水凝胶的性质
不同结构、不同化合物的水凝胶具有不同的物 理化学性质如触变性、溶胀性、环境敏感性和 黏附性等。 （一）溶胀性（swelling） 是指凝胶吸收液体 后自身体积明显增大的现象，是弹性凝胶的重 要特性，凝胶的溶胀分为两个阶段：
第一阶段是溶剂分子钻 入凝胶中与大分子相互 作用形成溶剂化层，此 过程很快，伴有放热效 应和体积收缩现象（指 凝胶体积的增加比吸收 的液体体积小）
卡波姆（carbomer）白色疏松粉末,无毒
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3、水凝胶在新剂型中的应用
(1)小儿健脾开胃凝胶制剂 本发明是一种小儿健脾开胃凝胶制剂及其制备 方法，它由黄芪、白术、山药、大枣、山楂、 莲子、枸杞子、陈皮、珍珠层粉、甘草等与魔 芋胶、卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶中的一种基 质或一种以上材料配制成的基质制备成凝胶制 剂，产品呈半流体或固体凝胶状；本发明的产 品是深受儿童喜爱的果冻或软糖型凝胶，小儿 十分愿意服用，减少了大人劝喂的麻烦，不仅 美味可口，而且治疗作用良好，丰富了剂型品 种，针对药物的性质，选择合理可行的基质和 工艺，使制得的药物产品外观、口感良 好，对于小儿厌食有较好的治疗效果。
水凝胶的种类结构和医用进展1 ppt课件
2020/12/12
14
硅水凝胶隐形眼睛
水凝胶隐形眼镜镜片的透 氧性与其含水量有很大的 关系，一般来说含水量高 的水凝胶产品，透氧性就 会偏高，角膜代谢的通透 性高。不过含水量高的镜 片随着佩戴长会容易吸收 泪液的水分，引起眼干的 问题
2020/12/12
15
硅是一种高透氧而不含水的原料， 把硅加入水凝胶便可做到不须提 高镜片的含水量，保持镜片的稳 定性及坚韧度，同时也可大大提 高镜片的透氧率，使得隐形眼镜 的氧通透性不受镜片含水量的限 制，根本上避免了角膜缺氧导致 的红肿，发炎等问题，有效的改 善角膜健康。
[2]杨连力，梁国正.水凝胶在医学领域的热点研究及应用[J]， 材料导报，2007,21（2）：112-115.
[3]王笃政，孙祥冰，徐宴君，张红富.智能水凝胶的研究现 状[J],化工中间体，2011,12:34-37.
[4]李进进，朱南康，陈国强.医用水凝胶的研究进展[J].国外 丝绸,2009,3:26-28.
2020/12/12
19
• 原因：水凝胶对低分子溶质具有较好 的透过性，有优良的生物相容性及较 好的重现性，具有缓控释性能，很容 易合成。
• 调节不同性能的材料与药物用量间的 比例可以得到不同释药速率的制剂。
2020/12/12
20
组织填充材料
不吸收、不脱落、不碎裂，在弥散的环境下能很 好保持水分，有较好的粘度，弹性和柔软度，适 合人体组织结构。
2020/12/12
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普通水凝胶隐形眼镜 硅水凝胶隐形眼镜
佩戴长时间容易引起 眼干，发炎等问题， 影响角膜健康，价格 便宜。
相同条件下使普通隐 形眼镜透氧率提高5倍 以上，从根本上避免 了角膜缺氧导致的红 肿，发炎等问题，有 效的改善角膜健康。
高分子水凝胶简介PPT幻灯片课件
工业用品 面。
14
农业、土建
水凝胶材料可用在农用薄膜、农业园艺用保 水材料、污泥固化、泥水添加剂、墙壁顶棚 材料等方面。 绿化沙漠是高吸水性水凝胶材 料极有潜力的用途之一 ，可通过制成保水剂 的方式实施。
15
生物医学
• 烧伤涂敷物 • 药物传输体系 • 补齿材料 • 移植 • 隐型眼镜 • 生物分子、细胞的固定化
11
载体的接枝共聚
• 水凝胶的机械强度一般较差 ， 为了改善水凝胶的机械强度 ， 可以把水凝胶接枝到具有一定强度的载体上。
• 在载体表面产生自由基是最为有效的制备接枝水凝胶的技术 ， 单体可以共价地连接到载体上。
• 通常在载体表面产生自由基的方法有电离辐射、紫外线照射、 等离子体激化原子或化学催化游离基等，其中电离辐射技术是 最常采用的产生载体表面自由基的一种技术。
6
分类
形状大小
宏观凝胶与微观 凝胶 (微球) 之 分，形状的不同 宏观凝胶又可分 为柱状、多孔海 绵状、纤维状、 膜状、球状等 , 目前制备的微球 有微米级及纳米 级之分
对外界刺激的响应情况
传统的水凝胶和环境敏
感的水凝胶 。传统的水
凝胶对环境的变化如温
度或 pH 等的变化不敏
感 ，而环境敏感的水凝
水凝胶的溶胀收缩行为通常用凝胶溶胀前后的质量 百分比表示 ,对于膜的溶胀也常用膜面积的变化表示。
4
力学性能
水凝胶不仅要求具有良好的溶胀性能 ，而且应具有理想 的力学强度 ,以满足实际的需要。
大多数水凝胶在溶胀状态下呈橡胶态 ，当水凝胶处于橡 胶态时 ,它的力学行为主要依赖于聚合物网络结构 ，在 足够低的温度下 ，这些凝胶失去橡胶弹性而表现为粘弹 性。
载体的接枝共聚
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农业、土建
水凝胶材料可用在农用薄膜、农业园艺用保 水材料、污泥固化、泥水添加剂、墙壁顶棚 材料等方面。 绿化沙漠是高吸水性水凝胶材 料极有潜力的用途之一 ，可通过制成保水剂 的方式实施。
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生物医学
• 烧伤涂敷物 • 药物传输体系 • 补齿材料 • 移植 • 隐型眼镜 • 生物分子、细胞的固定化
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载体的接枝共聚
• 水凝胶的机械强度一般较差 ， 为了改善水凝胶的机械强度 ， 可以把水凝胶接枝到具有一定强度的载体上。
• 在载体表面产生自由基是最为有效的制备接枝水凝胶的技术 ， 单体可以共价地连接到载体上。
• 通常在载体表面产生自由基的方法有电离辐射、紫外线照射、 等离子体激化原子或化学催化游离基等，其中电离辐射技术是 最常采用的产生载体表面自由基的一种技术。
6
分类
形状大小
宏观凝胶与微观 凝胶 (微球) 之 分，形状的不同 宏观凝胶又可分 为柱状、多孔海 绵状、纤维状、 膜状、球状等 , 目前制备的微球 有微米级及纳米 级之分
对外界刺激的响应情况
传统的水凝胶和环境敏
感的水凝胶 。传统的水
凝胶对环境的变化如温
度或 pH 等的变化不敏
感 ，而环境敏感的水凝
水凝胶的溶胀收缩行为通常用凝胶溶胀前后的质量 百分比表示 ,对于膜的溶胀也常用膜面积的变化表示。
4
力学性能
水凝胶不仅要求具有良好的溶胀性能 ，而且应具有理想 的力学强度 ,以满足实际的需要。
大多数水凝胶在溶胀状态下呈橡胶态 ，当水凝胶处于橡 胶态时 ,它的力学行为主要依赖于聚合物网络结构 ，在 足够低的温度下 ，这些凝胶失去橡胶弹性而表现为粘弹 性。
载体的接枝共聚
水凝胶缓释控技术研究进展PPT课件
• 主要有以下几类：抗心律失常药，抗心绞、降压药、抗组胺药、支气扩张药，抗溃疡药，抗哮喘药，解热 镇痛药，抗精神失常药，铁盐、钾盐、镁盐等。
• 抗菌类药物的一般由于其抗菌效果依赖于峰浓度，故不宜制成控释制剂。
第7页/共22页
缓控释制剂辅料
• 缓控释制剂根据辅料性质，可将目前常用新型辅料分为水凝胶、生物降解聚合物和离子交换树脂三类。 • 其中，水凝胶（Hydrogel）在这方面的应用最为广泛。
第8页/共22页
水凝胶的起源
• 水凝胶材料的研究可以追溯到1960年，Wichterle等合成了甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）水凝胶。该水凝 胶具有良好的吸水性和生物相容性，是一种优秀的生物医药材料。从此，水凝胶材料引起了生物医药材料 研究者极大的兴趣，人们对水凝胶的研究不断深入。
第9页/共22页
什么是水凝胶？
声明
• 鉴于本人水平有限，有些概念、问题可能理解不 到位或者纯粹理解错误，望老师和同学们谅解， 并请及时提出修正。谢谢。
第1页/共22页
背 景 介 绍 • 近年来高分子材料的发展促进了缓控释制剂的制备技术和新品种的开发，这种新的药物释放技术正在成为
整个新药研发领域的“热点”与“亮点”。 • 我国在20 世纪70 年代末，80 年代初开始研制缓控释制剂，现已取得一定的发展，并且因其具有诸多优点
②缓控释制剂一般都是长效的，患者每次仅需服用1或2次，可以提高患者的顺应性，减少患者长期服药的 不便；
③能减少药物对胃肠的刺激作用，使胃肠道不良反应发生率大大降低。
第4页/共22页
第5页/共22页
缓控释制剂 的构成
制剂=药物+辅料
第6页/共22页
缓控释制剂药物 • 一般适用于半衰期较短的药物，其半衰期一般在 2~8h 之间。
• 抗菌类药物的一般由于其抗菌效果依赖于峰浓度，故不宜制成控释制剂。
第7页/共22页
缓控释制剂辅料
• 缓控释制剂根据辅料性质，可将目前常用新型辅料分为水凝胶、生物降解聚合物和离子交换树脂三类。 • 其中，水凝胶（Hydrogel）在这方面的应用最为广泛。
第8页/共22页
水凝胶的起源
• 水凝胶材料的研究可以追溯到1960年，Wichterle等合成了甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）水凝胶。该水凝 胶具有良好的吸水性和生物相容性，是一种优秀的生物医药材料。从此，水凝胶材料引起了生物医药材料 研究者极大的兴趣，人们对水凝胶的研究不断深入。
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什么是水凝胶？
声明
• 鉴于本人水平有限，有些概念、问题可能理解不 到位或者纯粹理解错误，望老师和同学们谅解， 并请及时提出修正。谢谢。
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背 景 介 绍 • 近年来高分子材料的发展促进了缓控释制剂的制备技术和新品种的开发，这种新的药物释放技术正在成为
整个新药研发领域的“热点”与“亮点”。 • 我国在20 世纪70 年代末，80 年代初开始研制缓控释制剂，现已取得一定的发展，并且因其具有诸多优点
②缓控释制剂一般都是长效的，患者每次仅需服用1或2次，可以提高患者的顺应性，减少患者长期服药的 不便；
③能减少药物对胃肠的刺激作用，使胃肠道不良反应发生率大大降低。
第4页/共22页
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缓控释制剂 的构成
制剂=药物+辅料
第6页/共22页
缓控释制剂药物 • 一般适用于半衰期较短的药物，其半衰期一般在 2~8h 之间。
水凝胶简介 ppt课件
In general, the three integral parts of the hydrogels synthesis are monomer, initiator, and crosslinker. Sometimes, diluent are needed.
The hydrogels properties can be modulated by varying the synthetic factors, such as reaction vessel, reaction time, reaction temperature, monomer type, type of crosslinker, crosslinker-to-monomer ratio, monomer concentration, and type and amount of initiator
29. Sannino A et al (2003) Biomedical application of a superabsorbent hydrogel for body water elimination in the treatment of edemas. J Biomed Mater Res A 67A(3):1016–1024
子体系中；第二步：高分子链段的运动 对于交联密度高的高分子凝胶，溶剂的扩散是第一步的，
也是最主要的。 In other words, a highly crosslinked hydrogels behaves
like a metal mesh which allows a constant amount of water to continuously pass.
水凝胶简介
参考文献
The hydrogels properties can be modulated by varying the synthetic factors, such as reaction vessel, reaction time, reaction temperature, monomer type, type of crosslinker, crosslinker-to-monomer ratio, monomer concentration, and type and amount of initiator
29. Sannino A et al (2003) Biomedical application of a superabsorbent hydrogel for body water elimination in the treatment of edemas. J Biomed Mater Res A 67A(3):1016–1024
子体系中；第二步：高分子链段的运动 对于交联密度高的高分子凝胶，溶剂的扩散是第一步的，
也是最主要的。 In other words, a highly crosslinked hydrogels behaves
like a metal mesh which allows a constant amount of water to continuously pass.
水凝胶简介
参考文献
聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备及应用 ppt课件
二甲基亚砜(DMSO)和水 组成的混合溶剂中, 在低 温条件下冷却该溶液, 经 过一段时间后, 由于PVA 分子的结晶而形成凝胶。 然后用水完全取代凝胶 中的DMSO , 可得到具有 高伸张强度、高含水且 透明的PVA 水凝胶。
ppt课件
7
物理交联法
• 影响因素：
①PVA分子量 ②PVA浓度
④解冻条件
膜置于５０℃真空烘箱中干燥至恒重p．pt课件
10
化学试剂交联
• 优点：相比物理交联，保水性和某些力学强度 有一定提高。
• 缺点：化学试剂交联由于采用交联剂，交联后有交 联剂残留问题，难以得到高纯度PVA 交联产物；并 且随着聚合物交联反应的进行，不断增高的溶体粘 度使交联剂在基体中的分散性较差，出现不均匀交 联，局部发生“焦烧”现象；并且化学交联难以控 制交联度。透明性不好，含水量不高。
聚乙烯醇（PVA）水凝胶的制 备及应用
ppt课件
1
PVA水凝胶
聚乙烯醇（PVA）是一种应用极为广泛的水溶 性高分子材料。而以其为原料制备的水凝胶是以水 为介质的凝胶，是一种高分子网络体系，它能保持 一定的形状并具有一系列独特性能。PVA水凝胶除了 具备一般凝胶的性能外，还具有低毒性、机械性能 良好(高弹性模量和高机械强度)、吸水量大和生物 相容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用。
辐射交联
• 辐射交联：是利用γ- 射线、电子束、X光及 紫外线等直接辐射PVA 水溶液或辐射用物 理交联法制成的PVA 水凝胶。
ppt课件
14
辐射交联
• 优点：辐射交联采用的高能射线能均匀地作用在材料上，聚合 物的交联点分布均匀，并且交联度易于控制，能满足对聚合物 交联密度要求较高的场合；辐照交联的另一独到之处在于无需 添加引发剂或交联剂，产物纯度高且具有较好的光学透明度， 并且在加工过程中还可同步实现消毒的作用，辐射交联时间短， 节约能源，尤其在医用高分子材料领域具有明显优势和巨大的 应用前景。
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7
物理交联法
• 影响因素：
①PVA分子量 ②PVA浓度
④解冻条件
膜置于５０℃真空烘箱中干燥至恒重p．pt课件
10
化学试剂交联
• 优点：相比物理交联，保水性和某些力学强度 有一定提高。
• 缺点：化学试剂交联由于采用交联剂，交联后有交 联剂残留问题，难以得到高纯度PVA 交联产物；并 且随着聚合物交联反应的进行，不断增高的溶体粘 度使交联剂在基体中的分散性较差，出现不均匀交 联，局部发生“焦烧”现象；并且化学交联难以控 制交联度。透明性不好，含水量不高。
聚乙烯醇（PVA）水凝胶的制 备及应用
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1
PVA水凝胶
聚乙烯醇（PVA）是一种应用极为广泛的水溶 性高分子材料。而以其为原料制备的水凝胶是以水 为介质的凝胶，是一种高分子网络体系，它能保持 一定的形状并具有一系列独特性能。PVA水凝胶除了 具备一般凝胶的性能外，还具有低毒性、机械性能 良好(高弹性模量和高机械强度)、吸水量大和生物 相容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用。
辐射交联
• 辐射交联：是利用γ- 射线、电子束、X光及 紫外线等直接辐射PVA 水溶液或辐射用物 理交联法制成的PVA 水凝胶。
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14
辐射交联
• 优点：辐射交联采用的高能射线能均匀地作用在材料上，聚合 物的交联点分布均匀，并且交联度易于控制，能满足对聚合物 交联密度要求较高的场合；辐照交联的另一独到之处在于无需 添加引发剂或交联剂，产物纯度高且具有较好的光学透明度， 并且在加工过程中还可同步实现消毒的作用，辐射交联时间短， 节约能源，尤其在医用高分子材料领域具有明显优势和巨大的 应用前景。
水凝胶的制备PPT课件
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膜剂概述
• 特点 • 优点 • 工艺简单，生产中没有粉末飞扬； • 成膜材料较其他剂型用量小； • 含量准确； • 稳定性好； • 吸收快； • 体积小、质量轻，应用、携带及运输方便。 • 缺点 • 载药量小，只适合于小剂量的药物，而且其重量差异不易控制，收率不高。
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第6页/共24页
水凝胶基质
• 卡波姆
三乙醇胺或 NaOH中和
1％水分散液 pH3.11， 粘度较低
逐渐溶解，粘度↑ 低浓度：澄明溶液 高浓度：半透明凝胶
pH6~11,粘度和稠度最大
中和1g卡波姆约需1.35g三乙醇胺或400mgNaOH
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水凝胶基质
• 卡波姆 • 本品制成的基质无油腻感，使用润滑舒适，特别适宜于治疗脂溢性皮肤病。 • 配伍禁忌：盐类电解质、碱土金属离子以及阳离子聚合物、强酸等
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水凝胶基质
• 卡波姆基质处方
第9页/共24页
水凝胶基质
• 纤维素衍生物 • 水中溶胀或溶解为胶性物 • 调节适宜的稠度可形成水溶性软膏基质 • 常用的品种有甲基纤维素（MC）和羧甲基纤维素钠(CMC-Na) • 两者常用的浓度为2％－6％
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水凝胶的制备
• 一般制法
戚建平 复旦大学药剂学教研室
第13页/共24页
膜剂与涂膜剂
• 膜剂概述 • 成膜材料 • 处方组成 • 制备工艺 • 涂膜剂
第14页/共24页
膜剂概述
• 膜剂（films） • 系指药物溶解或均匀分散于成膜材料中加工成的薄膜制剂 • 膜剂可供口服 、口含、舌下给药，也可用于眼结膜囊内或阴、多层膜（复合）与夹心膜等。 • 厚度一般为0.1~0.2μm，面积为1cm2的可供口服，0.5cm2的供眼用。
膜剂概述
• 特点 • 优点 • 工艺简单，生产中没有粉末飞扬； • 成膜材料较其他剂型用量小； • 含量准确； • 稳定性好； • 吸收快； • 体积小、质量轻，应用、携带及运输方便。 • 缺点 • 载药量小，只适合于小剂量的药物，而且其重量差异不易控制，收率不高。
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水凝胶基质
• 卡波姆
三乙醇胺或 NaOH中和
1％水分散液 pH3.11， 粘度较低
逐渐溶解，粘度↑ 低浓度：澄明溶液 高浓度：半透明凝胶
pH6~11,粘度和稠度最大
中和1g卡波姆约需1.35g三乙醇胺或400mgNaOH
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水凝胶基质
• 卡波姆 • 本品制成的基质无油腻感，使用润滑舒适，特别适宜于治疗脂溢性皮肤病。 • 配伍禁忌：盐类电解质、碱土金属离子以及阳离子聚合物、强酸等
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水凝胶基质
• 卡波姆基质处方
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水凝胶基质
• 纤维素衍生物 • 水中溶胀或溶解为胶性物 • 调节适宜的稠度可形成水溶性软膏基质 • 常用的品种有甲基纤维素（MC）和羧甲基纤维素钠(CMC-Na) • 两者常用的浓度为2％－6％
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水凝胶的制备
• 一般制法
戚建平 复旦大学药剂学教研室
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膜剂与涂膜剂
• 膜剂概述 • 成膜材料 • 处方组成 • 制备工艺 • 涂膜剂
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膜剂概述
• 膜剂（films） • 系指药物溶解或均匀分散于成膜材料中加工成的薄膜制剂 • 膜剂可供口服 、口含、舌下给药，也可用于眼结膜囊内或阴、多层膜（复合）与夹心膜等。 • 厚度一般为0.1~0.2μm，面积为1cm2的可供口服，0.5cm2的供眼用。
水凝胶在药用高分子材料中的应用PPT
一、口服定时释药系统 按制备技术不同，可分为 （一）渗透泵定时释药系统 （二）包衣脉冲系统 1、膜包衣技术 2、压制包衣技术 （三）柱塞型定时释药胶囊 二、口服定位释药系统
胃定位释药系统 口服小肠释药系统 口服结肠定位释药系统
又称靶向给药系统（targeting grug system,TDS）指载体 将药物通过局部给药或全身血液循环而选择性的浓集定 位于靶组织、靶器官、靶细胞或细胞内结构的给药系统
三 粘附性
在现代新型的药物制剂中为了通过粘附作用达到长效、缓释 和靶向给药的而目的额，往往使用聚合水凝胶，以达到在生 物体上粘附的母的。
1 生物粘附 指的是在两个生物体表面之间形成任何结合，或一个生物的
表面与另一外一个外来天然或材料便面黏结的总称在药剂学 中生物黏附一般是用来描述聚合物（包括合成的以及天然的） 与软组织（如胃肠道的膜、口腔、皮肤）之间的黏附作用。
２ PH敏感水凝胶 PH对溶胀度的影响比较复杂，要视具体 合物而论，如蛋白类高分子凝胶，介质的PH在等电点附近时 溶胀度最小。 PH敏感水凝胶是指聚合物的溶胀与收缩随着环 境PH的变化而变化。
3 电解质敏感水凝胶 这类水凝胶对溶胀度的影响主要是阴 离子部分，其影响作用与影响凝胶作用的顺序相反，离子型 水凝胶溶胀度不仅取决于化学组成，也取决于周围介质PH的 改变.一般来说，当离子化基团的PK a值比外界环境PH低的时 候，阴离子型水凝胶的去质子化作用和溶胀作用更强。
缓释制剂：指用药后能在较长时间内持续释放药物以达 到长效作用的制剂
控释制剂：指药物能在预定的时间内自动以预定速度释 放，使血药浓度长时间恒定维持在有效浓度范围的制 一 溶出原理
由于药物的释放受溶出的限制，溶出速度慢的药物显示 缓释的性质，根据溶出速度公式，减小药物的溶解度， 增大粒径，可降低药物的溶出速度，达到长效作用。
水凝胶的应用和研究进展ppt课件
水良好效果，显示出在农业生产
中的巨大作用。
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16
化妆品
水凝胶面膜也叫凝水膜。顾名思义，其具有强大的凝集水 分的功能，它以水为分散介质，当把凝胶贴到皮肤上时， 受到体温的影响，凝胶内部的物理结构从固态变成液态， 并渗透到皮肤里。因此，在以水凝胶为基地材质的面膜内 注入胶原蛋白、透明质酸、熊果苷、烟酰胺等有效成分， 可制成多种功能的面膜。
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13
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14
退热贴
适用于各种原因引 起的发热发热辅助 治疗及物理降温， 缓发发热引起的头 痛、头晕等不适症 状，使人体产生舒 适感。对于儿童和 成人发热，可用于 紧急退热，避免发 热过度伤及脑部。
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15
水土保湿剂
一种人工合成的具有超强吸水
的保湿性能的高分子聚合物，主
3.根据合成材料的不同 合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶
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5
聚合物交联
从聚合物出发制备水凝胶有物理交联和化学交 联两种。物理交联通过物理作用力如静电作用、离 子相互作用、氢键、链的缠绕等形成。化学交联是 在聚合物水溶液中添加交联剂,使聚合物交联成网络 聚合物水凝胶。
从聚合物出发合成水凝胶的最好方法是辐射交 联法,所谓辐射交联是指辐照聚合物使主链线性分子 之间通过化学键相连接。许多水溶性聚合物可通过 辐射法制备水凝胶,如PVA、polyNI2PAAm、聚乙烯基 吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酰胺(PAAm)、聚氧乙烯(PEO) 等。
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26
电场敏感性水凝胶
目前利用电场敏感性水凝胶控制药物释放的研究尚 处于起步阶段。电场敏感性水凝胶的优点在于药物释放 速度可以通过调整电场强度来控制，简单方便；缺点在 于对电场变化的响应慢、需要可控制的电场提供装置， 而且大多数电场敏感性水凝胶需要在没有电解质的条件 下发挥作用，而在生理条件下，不容易达到要求。
壳聚糖水凝胶研究进展
➢ 壳聚糖季铵盐温敏水凝胶（HTCC）
是利用失水甘油基三甲基氯化铵和壳聚糖 反应制备得到，HTCC溶液与壳聚糖溶液共混后 的体系同样具有类似的温敏特性。与其他水凝 胶相比，这种水凝胶呈现透明态，对环境的pH 更加敏感，凝胶的溶胀和药物释放都具有pH依 赖性。
图4 HTCC的合成方案
2、壳聚糖凝胶剂
2.3 壳聚糖凝胶剂分类
2、壳聚糖凝胶剂Biblioteka （3）温度敏感型壳聚糖水凝胶
温敏水凝胶形态随外界环境温度的变化而发生溶胶一凝胶转变或者可逆 体积转变，利用这种温度响应性可以控制药物定向、定量释放，从而减少给药 的频率，降低对人体的毒副作用。
壳聚糖类温敏水凝胶在低温条件下保持可流动性液态而在高温条件下会 自发交联形成不可流动的半固体状的水凝胶。这种具有热致成胶特性的温敏水 凝胶，制备条件温和，相变温度与人体体温接近甚至低于人的体温，具有良好 的生物相容性和生物可降解性，因而在组织工程和药物缓释载体等方面具有极 大的应用潜力。
2.4 壳聚糖基温敏水凝胶的研究
（2）壳聚糖与其他大分子聚合物共混制备的温敏水凝胶
➢ 壳聚糖聚乙烯醇碳酸氢钠温敏水凝胶
低温条件下，在壳聚糖酸溶液中滴加碳酸氢钠和聚乙烯醇的混合溶液，制备得到 的壳聚糖了碳酸氢钠的混合物溶液，同样具有温敏性。
碳酸氢钠是强碱弱酸盐，能够中和壳聚糖 溶液至中性，作为多轻基化合物能够保护壳聚 糖在中性条件下保持溶解状态，低温条件下 PVA的-OH、壳聚糖的-NH2、水分子之间都存 在氢键作用，壳聚糖保持溶解状态。
d) 渗透促进剂：渗透促进剂可以通过改变皮肤对所需渗透通量的屏障来促进皮肤的通透性， 促进微乳凝胶中药物的透皮吸收，微乳凝胶中常用的渗透促进剂有精油、尿素及其衍生 物等。
最新水凝胶在生物医学领域中的应用(课件)..ppt课件
水凝胶在生物医学领域中的 应用(课件)..
什么是水凝胶？
尿片
卫生巾
丰胸充填物
面膜
一、水凝胶的定义
• 水凝胶（Hydrogel）是一类具有亲水基团， 能被水溶胀但不溶于水的具有三维网络结 构的聚合物。
二、水凝胶的特点
• 水溶胀性，交联聚合物 • 亲水性，可吸水达自身重量的数千倍 • 三维网状结构，在水中不溶解 • 能够感知外界微小刺激（智能水凝胶）
• 参阅全球最佳业务实践 ，检验流程/作业的合理 性与经济性
• 发现潜在的流程优化机 会，或者识别出效率低 的作业
• 定义完整的从资源投入 到产出的流程/作业的关 系模型
• 制定作业成本方法
• 根据前面定义资源/作业 /成本对象的关系地图， 定义所有相应的分配关 系：
•分配谁
•怎么分
•分给谁
• 把上述分配模型录入采 用Excel模板的作业成本 系统
• 理想的烧伤涂敷材料，应有一定的柔软性和机 械强度，具有较强的液体吸收能力，能够透过 空气，但屏蔽细菌，水凝胶容易吸收药物，并 能释放药物，不刺激伤口。辐射交联或者化学 交联的PVP能够满足上述要求。国内已有学者成 功研制了PVP烧伤涂敷材料。
医用水凝胶创伤敷料的优点：
• 1、不断降温、立即止痛 • 2、吸附渗液、阻隔细菌 • 3、湿性环境、加速愈合 • 4、生物相容、换药不粘 • 5、不易成痂、减少疤痕
• 详细作业图 • 作业成本方法
作业成本法模型的工作方法(续)
1：建立成本作业分配模型确立成本预算标准
5
6
收集成本数据 及数据输入
成本模型 测试及启用
• 分析现有数据来源，例 如ERP/CRM等
• 搜集目前运营和财务系 统中没有的其他基础数 据
什么是水凝胶？
尿片
卫生巾
丰胸充填物
面膜
一、水凝胶的定义
• 水凝胶（Hydrogel）是一类具有亲水基团， 能被水溶胀但不溶于水的具有三维网络结 构的聚合物。
二、水凝胶的特点
• 水溶胀性，交联聚合物 • 亲水性，可吸水达自身重量的数千倍 • 三维网状结构，在水中不溶解 • 能够感知外界微小刺激（智能水凝胶）
• 参阅全球最佳业务实践 ，检验流程/作业的合理 性与经济性
• 发现潜在的流程优化机 会，或者识别出效率低 的作业
• 定义完整的从资源投入 到产出的流程/作业的关 系模型
• 制定作业成本方法
• 根据前面定义资源/作业 /成本对象的关系地图， 定义所有相应的分配关 系：
•分配谁
•怎么分
•分给谁
• 把上述分配模型录入采 用Excel模板的作业成本 系统
• 理想的烧伤涂敷材料，应有一定的柔软性和机 械强度，具有较强的液体吸收能力，能够透过 空气，但屏蔽细菌，水凝胶容易吸收药物，并 能释放药物，不刺激伤口。辐射交联或者化学 交联的PVP能够满足上述要求。国内已有学者成 功研制了PVP烧伤涂敷材料。
医用水凝胶创伤敷料的优点：
• 1、不断降温、立即止痛 • 2、吸附渗液、阻隔细菌 • 3、湿性环境、加速愈合 • 4、生物相容、换药不粘 • 5、不易成痂、减少疤痕
• 详细作业图 • 作业成本方法
作业成本法模型的工作方法(续)
1：建立成本作业分配模型确立成本预算标准
5
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收集成本数据 及数据输入
成本模型 测试及启用
• 分析现有数据来源，例 如ERP/CRM等
• 搜集目前运营和财务系 统中没有的其他基础数 据
聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备及应用 ppt课件
• 所需设备仪器（大概）： • 电子天平 • 辐射源（如60COγ射线辐射源、电子加速器） • 相关容器等
ppt课件
17
PVA水凝胶的应用
• 药物缓释载体及微胶囊 • 在伤口敷料方面的应用 • 人工器官组织 • 智能材料
ppt课件
18
二甲基亚砜(DMSO)和水 组成的混合溶剂中, 在低 温条件下冷却该溶液, 经 过一段时间后, 由于PVA 分子的结晶而形成凝胶。 然后用水完全取代凝胶 中的DMSO , 可得到具有 高伸张强度、高含水且 透明的PVA 水凝胶。
ppt课件
7
物理交联法
• 影响因素：
①PVA分子量 ②PVA浓度
④解冻条件
• 缺点：力学强度不高，抗蠕变性差，同时强烈的反应条件常 常造成某些优异性能的损失。γ射线（钴源产生）辐射水凝胶 材料具有操作不方便、辐射剂量不精确、交联程度不易控制等 问题。
ppt课件
15
辐射交联
影响因素：
• O2 • 添加剂
• 辐射类型
• 聚合物的结晶度
• 溶剂
• 温度等
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16
辐射交联
ppt课件
4
物理交联法
• 冻结—部分脱水法：是将PVA 水溶液冷冻后 置于真空下脱去10%～20%的水，所得到的水 凝胶的结构与性能类似于反复冻结法。
ppt课件
5
物理交联法
特点：分子链间通过氢键和微晶区形成三维网络，即物理交联点，这些
交联点随温度等外界条件的变化而变化。故物理交联过程是可逆的。
优点：不使用有毒性的有机交联剂，保持了良好的生物相容性，属于可 逆性水凝胶，随着环境参数的变化，可以使物理交联点改变，还可以被 溶解，方法简单。经反复解冻，水凝胶具有高强度高弹性，含水率高。
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PVA水凝胶的应用
• 药物缓释载体及微胶囊 • 在伤口敷料方面的应用 • 人工器官组织 • 智能材料
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二甲基亚砜(DMSO)和水 组成的混合溶剂中, 在低 温条件下冷却该溶液, 经 过一段时间后, 由于PVA 分子的结晶而形成凝胶。 然后用水完全取代凝胶 中的DMSO , 可得到具有 高伸张强度、高含水且 透明的PVA 水凝胶。
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物理交联法
• 影响因素：
①PVA分子量 ②PVA浓度
④解冻条件
• 缺点：力学强度不高，抗蠕变性差，同时强烈的反应条件常 常造成某些优异性能的损失。γ射线（钴源产生）辐射水凝胶 材料具有操作不方便、辐射剂量不精确、交联程度不易控制等 问题。
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辐射交联
影响因素：
• O2 • 添加剂
• 辐射类型
• 聚合物的结晶度
• 溶剂
• 温度等
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辐射交联
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物理交联法
• 冻结—部分脱水法：是将PVA 水溶液冷冻后 置于真空下脱去10%～20%的水，所得到的水 凝胶的结构与性能类似于反复冻结法。
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5
物理交联法
特点：分子链间通过氢键和微晶区形成三维网络，即物理交联点，这些
交联点随温度等外界条件的变化而变化。故物理交联过程是可逆的。
优点：不使用有毒性的有机交联剂，保持了良好的生物相容性，属于可 逆性水凝胶，随着环境参数的变化，可以使物理交联点改变，还可以被 溶解，方法简单。经反复解冻，水凝胶具有高强度高弹性，含水率高。
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6.药物崩解剂
以免医药片剂或者胶囊在生产和运输过程 中碎裂，因此要求有一定的强度。服用后， 又要求能够迅速崩解，被人体吸收。而在 医药片剂或者胶囊中加入适量干的PVP凝胶， 则在服用后，凝胶吸收体液中的水分而膨 胀，在药剂内造成很大的压力，从而使药 剂迅速崩解，并且有生产和运输过程中不 会碎裂。
29
聚丙烯酰胺（PAMA）
从１９９７年１０月到２０ ００年４月，采用聚丙烯酰 胺这种新型软组织填充材料 矫正面颊、颞部、下肢、等， 共２２７９例。效果良好， 并发症少、使用方便，安全 有效。
30
医用聚丙烯酰胺水凝胶
‘医用聚丙烯酰胺水凝 胶’，商品名称为 “奥美 定”，俗称“人造脂肪”， 主要用于体表各种软组织 凹陷性缺损的填充、增大 组织容量。在整形医学应 用广泛。
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水凝胶的应用
➢ 创伤敷料 ➢ 药物载体 ➢ 角膜接触眼镜 ➢ 形状记忆材料 ➢ 组织工程支架材料 ➢ 保水抗旱
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硅水凝胶隐形眼镜
水凝胶隐形眼镜镜片的 透氧性与其含水量有很 大的关系，一般来说含 水量高的水凝胶产品， 透氧性就会偏高，角膜 代谢的通透性高。不过 含水量高的镜片随着佩 戴长会容易吸收泪液的 水分，引起眼干的问题
32
组织填充材料
不吸收、不脱落、不碎裂， 在弥散的环境下能很好保持 水分，有较好的粘度，弹性 和柔软度，适合人体组织结 构。
33
水凝胶在化状品中的应用
美颈水凝胶
34
新生代的冻胶保湿修护面膜
肤维持滋润，淡化细 纹与恢复肌肤的弹性. 帮助皮肤角化细胞的 剥落，促进表皮基底 细胞层的活力，增加 细胞的代谢作用。 可 以预防皱纹的产生， 赋予肌肤活力与生气， 恢复柔嫩光滑的诱人 肌肤。
17
分类
传统水凝胶
这类水凝胶对环境 的变化，如PH或温 度变化不敏感
环境敏感水凝胶
这类水凝胶对温度 或PH等环境因素的 变化所给予的刺激 有非常明确或显著 的应答，能够感知 外界环境变化而发 生“体积相变”的 凝胶称为智能凝胶。 已知的外部刺激有
18
水凝胶的分类19源自水凝胶的分类按照结合方式分类：
22
（二）环境敏感性
环境敏感水凝胶
---------又称智能水凝胶，根据环境变化的类 型不同，环境敏感水凝胶又分为如下几种 类型：温敏水凝胶，PH敏水凝胶，盐敏水 凝胶，光敏水凝胶，电场感应水凝胶，形 状记忆水凝胶，非离子型水凝胶溶胀性只 取决于聚合物的化学成分，而与外界环境 无关。
温（热）敏水凝胶
水凝胶是具有三维网络结构的交联聚合物, 它能够在水中溶胀至平衡并保持大量水分, 而又不溶解于水。水凝胶是一种重要的功 能高分子材料
15
16
水凝胶（Hydrogel）是一类具有亲水基团， 能被水溶胀但不溶于水的具有三维网络结 构的聚合物。是以水为分散介质的凝胶。 具有网状交联结构的水溶性高分子中引入 一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与 水分子结合，将水分子连接在网状内部， 而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。是一 种高分子网络体系，性质柔软，能保持一 定的形状，能吸收大量的水
1.物理水凝胶，通过物理作用力结合起
来，如静电作用、氢键、链的缠绕等，是 非永久性的。
2.化学水凝胶，通过化学键交联形成的 三维网络聚合物，是永久性的。
根据合成材料分类：
1.天然高分子水凝胶
2.合成高分子水凝胶
3.天然和合成高分子杂化水凝胶
20
水凝胶的性质
不同结构、不同化合物的水凝胶具有不同 的物理化学性质如触变性、溶胀性、环境 敏感性和粘附性等
人眼正常的玻璃体为凝胶状，主要成分是 水，凝胶的基质为胶原和透明质酸。玻璃 体浑浊和视网膜脱落都可以引起视力下降 甚至失明。
人工玻璃体
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聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水凝胶是第一个用 作病变的玻璃体替代物的合成高聚物。作 为一种优异的病变玻璃体替代物，PVP水凝 胶具有良好的生物相溶性和生物物理光学 特性，其网状支架对眼球内的新陈代谢成 分具有良好的通透性。另外，PVP水凝胶具 有粘弹性，表现出良好的内填充作用，可 以封闭裂孔，展平视网膜。
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眼疗贴
主要用于眼部手术、眼部水肿、眼挫伤病 人的眼外部冷敷理疗以及全麻手术病人和 深昏迷病人，预防、控制暴露性角膜炎炎 的发生，使医护工作者的眼护理操作更便 利、更安全
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退热
适用于各种原因引起的发热辅助的治疗及 应及物理降温，缓缓发热引起的头痛、头 晕等不适症状，使人体产生舒适感。对于 儿童和成人突然发热，可紧急退热，预防 高温惊厥，避免发热过度伤及脑部。
--------热敏的水凝胶作为原位的药物传递装
23
pH敏感水凝胶
------- pH敏感水凝胶是指聚合物的溶胀与收 缩随环境pH的变化而发生变化。 这些水凝 胶的溶胀性可随外界pH的变化发生极大的、 甚至不连续的 改变。
电解质敏感水凝胶
--------这类水凝胶对溶胀度的影响主要是阴 离子部分，离子化水凝胶的溶胀行为与收 缩行为与离子运动密切相关。阴离子型水 凝胶平衡溶胀随pH增大而增大；阳离子型 24
⑵水凝胶具有良好的物理化学性质和生物 相容性,使其在药剂学中的应用备受重视,与 疏水聚合物相比,水凝胶与被载入其中的药 物或生物活性分子的相互作用影响极其微 小,可使被载入的物质长时间报持活性.
38
水凝胶在药用高分子材料进展
⑶水凝胶在药物中的应用，特别是对于蛋 白质和多肽类药物的传递上具有重要的地 位。已经有应用水凝胶的设计以达到缓释 靶向和屏蔽生物药物有害影响的目的；利 用水凝外，水凝胶可以制成具有粘附性的 制剂，促进药物的靶向给药，特别是无损 伤的给药或黏膜给药，目前比较寄以期望 的天然的聚合物（如壳聚糖）和合成单体 （如丙烯酸）都具有这方面的优势。
材料特点：它是一类具有亲水基团能被水
溶胀但不溶于水的聚合物，水凝胶中的水
可使溶于其中的低分子量物质从其间渗透
扩散，具有膜的特性，类似于含大量水分
的人体组织，具有较好的生物相溶性。此
外，聚丙烯酰胺水凝胶为大分子物质，不
吸收、不脱落、不碎裂，在弥散的环境下
能很好保持水分，有较好的粘度，弹性和
柔软度，适合人体组织结构。
水凝胶的研究进展
报告人 ： 指导人：
1
2
3
什么是水凝胶？
4
日常生活中常见到的水凝胶
农用保水剂
5
抗旱保水剂
6
西北干旱地区使用保水剂对土地保湿
7
隐形眼镜
口服控释药物剂型
人造肌肉
8
尿片
卫生巾
9
丰胸充填物
面膜
10
水凝胶降热贴
11
12
13
材水 料凝
胶 ， 整 形
14
一、水凝胶的定义
40
水凝胶在药用高分子材料进展
⑸硅水凝胶:是一种有机高分子材料，有亲 水性，具有双位相材料构架，即拥有氟硅 和水凝胶两种通道。常被用来制作高档隐 形眼镜。
⑹磷酸铝凝胶:为抗酸性药,能中和缓冲胃酸， 使胃内pH值升高，从而缓解胃酸过多的症 状。与氢氧化铝相比，它中和胃酸的能力 较弱而缓慢，但不引起体内磷酸盐的丢 失， 不影响磷、钙平衡。凝胶剂的磷酸铝能形 成胶体保护性薄膜隔离并保护损伤组织。
45
应用实例
①天然高强度水凝胶
46
②丰胸充填物
目前，一些成年女性为了提升个人女性魅力而选 择手术丰胸。手术丰胸，是对胸部填充硅胶等制 品达到丰胸目的。
47
③史宏伟等报道了用医用聚丙烯酰胺水凝 胶注射法治疗眼睑凹陷畸形的研究，临床 治疗眼球摘除术后眼睑凹陷23例，疗效良好。
48
3.人工玻璃体
42
1.医药控制释放材料
2.作为组织充填材料
水
凝
3.人工玻璃体
胶
在
4.人工软骨
医
学 方
5.医用敷料
面 的
6.药物崩解剂
应 用
7.角膜接触镜材料
进 展
8.医用美容材料
9.分析和医学诊断方面
43
水凝胶在医学领域中的应用进展 1.医药控制释放材料
44
2.作为组织充填材料
作为充填材料医用聚丙烯酰胺水凝胶已广 泛用于人体各部位。
(三)粘附性
粘附（adhesion)或称黏着或称粘接。一般指 的是同种或两种不同的物体表面相粘接的 现象。
生物粘附(bioadhesion)指的是在两个生物体 表面之间形成任何结合，或一个生物体的 表面与另外一个天然或合成材料的表面粘 结的总称。在药剂学中生物粘附一般是用 来描述聚合物（包括合成的以及天然的） 与软组织（如胃肠道的膜、口腔、皮肤） 之间的黏附作用。
39
水凝胶在药用高分子材料进展
⑷水凝胶在生物体内具有屏蔽作用，由于 它的亲水性能够增加体内的传递制剂的循 环时间，通过宿主的免疫反应以及减小吞 噬细胞的活性，例如PEG化的水凝胶纳米 粒，具有排除酶对药物的降解的作用。手 术植入的，释放药物后的残留物取出。成 功的应用降解的聚合物具有重要的前景。
52
关节内注射透明质酸钠凝胶治疗中早期骨性关节炎
53
5.医用敷料
敷料的主要类型有两种：干型如纱布；湿 型如水凝胶。PVP水凝胶是一种类似于生命 组织的高分子材料，有良好的生物相溶性， 不影响生命体的代谢过程，并且代谢产物 可通过水凝胶排出，还可根据需要将不同 药物包埋在水凝胶内，药物可缓慢持续释 放到病变区，从而达到治愈伤口或皮肤病 的目的。医用水凝胶敷料可用于皮肤创伤、 皮肤溃疡（褥疮、结核、霉菌、真菌感染 等）、烧伤、烫伤及其它皮肤病。
41
水凝胶在药用高分子材料进展
⑺阿达帕林凝胶:可抑制人类多形核白细胞的化学 趋化反应，并可通过抑制花生四烯酸经脂氧化反 应转化为炎症媒介物来抑制多形白细胞的代谢， 从而缓解由细胞反应介导的炎性反应。适用于寻 常痤疮的皮肤治疗。
6.药物崩解剂
以免医药片剂或者胶囊在生产和运输过程 中碎裂，因此要求有一定的强度。服用后， 又要求能够迅速崩解，被人体吸收。而在 医药片剂或者胶囊中加入适量干的PVP凝胶， 则在服用后，凝胶吸收体液中的水分而膨 胀，在药剂内造成很大的压力，从而使药 剂迅速崩解，并且有生产和运输过程中不 会碎裂。
29
聚丙烯酰胺（PAMA）
从１９９７年１０月到２０ ００年４月，采用聚丙烯酰 胺这种新型软组织填充材料 矫正面颊、颞部、下肢、等， 共２２７９例。效果良好， 并发症少、使用方便，安全 有效。
30
医用聚丙烯酰胺水凝胶
‘医用聚丙烯酰胺水凝 胶’，商品名称为 “奥美 定”，俗称“人造脂肪”， 主要用于体表各种软组织 凹陷性缺损的填充、增大 组织容量。在整形医学应 用广泛。
25
水凝胶的应用
➢ 创伤敷料 ➢ 药物载体 ➢ 角膜接触眼镜 ➢ 形状记忆材料 ➢ 组织工程支架材料 ➢ 保水抗旱
26
硅水凝胶隐形眼镜
水凝胶隐形眼镜镜片的 透氧性与其含水量有很 大的关系，一般来说含 水量高的水凝胶产品， 透氧性就会偏高，角膜 代谢的通透性高。不过 含水量高的镜片随着佩 戴长会容易吸收泪液的 水分，引起眼干的问题
32
组织填充材料
不吸收、不脱落、不碎裂， 在弥散的环境下能很好保持 水分，有较好的粘度，弹性 和柔软度，适合人体组织结 构。
33
水凝胶在化状品中的应用
美颈水凝胶
34
新生代的冻胶保湿修护面膜
肤维持滋润，淡化细 纹与恢复肌肤的弹性. 帮助皮肤角化细胞的 剥落，促进表皮基底 细胞层的活力，增加 细胞的代谢作用。 可 以预防皱纹的产生， 赋予肌肤活力与生气， 恢复柔嫩光滑的诱人 肌肤。
17
分类
传统水凝胶
这类水凝胶对环境 的变化，如PH或温 度变化不敏感
环境敏感水凝胶
这类水凝胶对温度 或PH等环境因素的 变化所给予的刺激 有非常明确或显著 的应答，能够感知 外界环境变化而发 生“体积相变”的 凝胶称为智能凝胶。 已知的外部刺激有
18
水凝胶的分类19源自水凝胶的分类按照结合方式分类：
22
（二）环境敏感性
环境敏感水凝胶
---------又称智能水凝胶，根据环境变化的类 型不同，环境敏感水凝胶又分为如下几种 类型：温敏水凝胶，PH敏水凝胶，盐敏水 凝胶，光敏水凝胶，电场感应水凝胶，形 状记忆水凝胶，非离子型水凝胶溶胀性只 取决于聚合物的化学成分，而与外界环境 无关。
温（热）敏水凝胶
水凝胶是具有三维网络结构的交联聚合物, 它能够在水中溶胀至平衡并保持大量水分, 而又不溶解于水。水凝胶是一种重要的功 能高分子材料
15
16
水凝胶（Hydrogel）是一类具有亲水基团， 能被水溶胀但不溶于水的具有三维网络结 构的聚合物。是以水为分散介质的凝胶。 具有网状交联结构的水溶性高分子中引入 一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与 水分子结合，将水分子连接在网状内部， 而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。是一 种高分子网络体系，性质柔软，能保持一 定的形状，能吸收大量的水
1.物理水凝胶，通过物理作用力结合起
来，如静电作用、氢键、链的缠绕等，是 非永久性的。
2.化学水凝胶，通过化学键交联形成的 三维网络聚合物，是永久性的。
根据合成材料分类：
1.天然高分子水凝胶
2.合成高分子水凝胶
3.天然和合成高分子杂化水凝胶
20
水凝胶的性质
不同结构、不同化合物的水凝胶具有不同 的物理化学性质如触变性、溶胀性、环境 敏感性和粘附性等
人眼正常的玻璃体为凝胶状，主要成分是 水，凝胶的基质为胶原和透明质酸。玻璃 体浑浊和视网膜脱落都可以引起视力下降 甚至失明。
人工玻璃体
49
聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水凝胶是第一个用 作病变的玻璃体替代物的合成高聚物。作 为一种优异的病变玻璃体替代物，PVP水凝 胶具有良好的生物相溶性和生物物理光学 特性，其网状支架对眼球内的新陈代谢成 分具有良好的通透性。另外，PVP水凝胶具 有粘弹性，表现出良好的内填充作用，可 以封闭裂孔，展平视网膜。
27
眼疗贴
主要用于眼部手术、眼部水肿、眼挫伤病 人的眼外部冷敷理疗以及全麻手术病人和 深昏迷病人，预防、控制暴露性角膜炎炎 的发生，使医护工作者的眼护理操作更便 利、更安全
28
退热
适用于各种原因引起的发热辅助的治疗及 应及物理降温，缓缓发热引起的头痛、头 晕等不适症状，使人体产生舒适感。对于 儿童和成人突然发热，可紧急退热，预防 高温惊厥，避免发热过度伤及脑部。
--------热敏的水凝胶作为原位的药物传递装
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pH敏感水凝胶
------- pH敏感水凝胶是指聚合物的溶胀与收 缩随环境pH的变化而发生变化。 这些水凝 胶的溶胀性可随外界pH的变化发生极大的、 甚至不连续的 改变。
电解质敏感水凝胶
--------这类水凝胶对溶胀度的影响主要是阴 离子部分，离子化水凝胶的溶胀行为与收 缩行为与离子运动密切相关。阴离子型水 凝胶平衡溶胀随pH增大而增大；阳离子型 24
⑵水凝胶具有良好的物理化学性质和生物 相容性,使其在药剂学中的应用备受重视,与 疏水聚合物相比,水凝胶与被载入其中的药 物或生物活性分子的相互作用影响极其微 小,可使被载入的物质长时间报持活性.
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水凝胶在药用高分子材料进展
⑶水凝胶在药物中的应用，特别是对于蛋 白质和多肽类药物的传递上具有重要的地 位。已经有应用水凝胶的设计以达到缓释 靶向和屏蔽生物药物有害影响的目的；利 用水凝外，水凝胶可以制成具有粘附性的 制剂，促进药物的靶向给药，特别是无损 伤的给药或黏膜给药，目前比较寄以期望 的天然的聚合物（如壳聚糖）和合成单体 （如丙烯酸）都具有这方面的优势。
材料特点：它是一类具有亲水基团能被水
溶胀但不溶于水的聚合物，水凝胶中的水
可使溶于其中的低分子量物质从其间渗透
扩散，具有膜的特性，类似于含大量水分
的人体组织，具有较好的生物相溶性。此
外，聚丙烯酰胺水凝胶为大分子物质，不
吸收、不脱落、不碎裂，在弥散的环境下
能很好保持水分，有较好的粘度，弹性和
柔软度，适合人体组织结构。
水凝胶的研究进展
报告人 ： 指导人：
1
2
3
什么是水凝胶？
4
日常生活中常见到的水凝胶
农用保水剂
5
抗旱保水剂
6
西北干旱地区使用保水剂对土地保湿
7
隐形眼镜
口服控释药物剂型
人造肌肉
8
尿片
卫生巾
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丰胸充填物
面膜
10
水凝胶降热贴
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材水 料凝
胶 ， 整 形
14
一、水凝胶的定义
40
水凝胶在药用高分子材料进展
⑸硅水凝胶:是一种有机高分子材料，有亲 水性，具有双位相材料构架，即拥有氟硅 和水凝胶两种通道。常被用来制作高档隐 形眼镜。
⑹磷酸铝凝胶:为抗酸性药,能中和缓冲胃酸， 使胃内pH值升高，从而缓解胃酸过多的症 状。与氢氧化铝相比，它中和胃酸的能力 较弱而缓慢，但不引起体内磷酸盐的丢 失， 不影响磷、钙平衡。凝胶剂的磷酸铝能形 成胶体保护性薄膜隔离并保护损伤组织。
45
应用实例
①天然高强度水凝胶
46
②丰胸充填物
目前，一些成年女性为了提升个人女性魅力而选 择手术丰胸。手术丰胸，是对胸部填充硅胶等制 品达到丰胸目的。
47
③史宏伟等报道了用医用聚丙烯酰胺水凝 胶注射法治疗眼睑凹陷畸形的研究，临床 治疗眼球摘除术后眼睑凹陷23例，疗效良好。
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3.人工玻璃体
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1.医药控制释放材料
2.作为组织充填材料
水
凝
3.人工玻璃体
胶
在
4.人工软骨
医
学 方
5.医用敷料
面 的
6.药物崩解剂
应 用
7.角膜接触镜材料
进 展
8.医用美容材料
9.分析和医学诊断方面
43
水凝胶在医学领域中的应用进展 1.医药控制释放材料
44
2.作为组织充填材料
作为充填材料医用聚丙烯酰胺水凝胶已广 泛用于人体各部位。
(三)粘附性
粘附（adhesion)或称黏着或称粘接。一般指 的是同种或两种不同的物体表面相粘接的 现象。
生物粘附(bioadhesion)指的是在两个生物体 表面之间形成任何结合，或一个生物体的 表面与另外一个天然或合成材料的表面粘 结的总称。在药剂学中生物粘附一般是用 来描述聚合物（包括合成的以及天然的） 与软组织（如胃肠道的膜、口腔、皮肤） 之间的黏附作用。
39
水凝胶在药用高分子材料进展
⑷水凝胶在生物体内具有屏蔽作用，由于 它的亲水性能够增加体内的传递制剂的循 环时间，通过宿主的免疫反应以及减小吞 噬细胞的活性，例如PEG化的水凝胶纳米 粒，具有排除酶对药物的降解的作用。手 术植入的，释放药物后的残留物取出。成 功的应用降解的聚合物具有重要的前景。
52
关节内注射透明质酸钠凝胶治疗中早期骨性关节炎
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5.医用敷料
敷料的主要类型有两种：干型如纱布；湿 型如水凝胶。PVP水凝胶是一种类似于生命 组织的高分子材料，有良好的生物相溶性， 不影响生命体的代谢过程，并且代谢产物 可通过水凝胶排出，还可根据需要将不同 药物包埋在水凝胶内，药物可缓慢持续释 放到病变区，从而达到治愈伤口或皮肤病 的目的。医用水凝胶敷料可用于皮肤创伤、 皮肤溃疡（褥疮、结核、霉菌、真菌感染 等）、烧伤、烫伤及其它皮肤病。
41
水凝胶在药用高分子材料进展
⑺阿达帕林凝胶:可抑制人类多形核白细胞的化学 趋化反应，并可通过抑制花生四烯酸经脂氧化反 应转化为炎症媒介物来抑制多形白细胞的代谢， 从而缓解由细胞反应介导的炎性反应。适用于寻 常痤疮的皮肤治疗。